Журнал прикладного машиностроения

Абстрактный

Математическое моделирование инструментов осевых колебаний в скважинах с большим углом наклона

Эммануэль Омоджува, Рамадан Ахмед и Джеймс Акуайе

Экспериментальные и полевые исследования продолжают демонстрировать, что скважинные вибрации, вызванные инструментами осевых колебаний (AOT) в бурильной колонне, являются наиболее эффективным методом снижения трения и улучшения передачи осевого усилия в скважинах с большим углом наклона и большим отходом от вертикали. Моделирование динамического отклика систем бурильных колонн, включающих AOT, имеет большое значение для проверки функциональных испытаний инструментов колебаний и прогнозирования их производительности в условиях скважины. В этом исследовании представлена ​​математическая модель, используемая для прогнозирования динамического отклика систем бурильных колонн с поддержкой осевых колебаний (AOSD) в условиях поверхности и скважины. Модель полезна для выполнения анализа размещения инструментов осевых колебаний в компоновке низа бурильной колонны. Нелинейные уравнения движения и введение возбуждения смещения при разработке модели делают ее отличной от существующих моделей. Скорость пружины инструмента осевых колебаний является критически важным входом для определения возбуждения смещения. Полученные нелинейные уравнения движения линеаризуются, и решения получаются с помощью метода суперпозиции собственных функций. Модель проверяется с использованием опубликованных измерений, полученных в ходе экспериментов, проведенных с использованием инструментов осевых колебаний в масштабе поля. Результаты показывают разумное соответствие между прогнозами и измерениями при различных осевых смещениях, частотах вибрации и падениях давления в системе. Применимость математической модели была подтверждена опубликованными экспериментальными данными с наблюдаемым средним отклонением приблизительно 14,5%. В отличие от существующих моделей, новая модель учитывает комбинированное влияние падения давления возбуждения и частоты вибрации на осевое смещение.